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Biology
から毒素誘導とタンパク質抽出フザリウム属属。文化

Research Article

から毒素誘導とタンパク質抽出フザリウム属属。文化

DOI: 10.3791/1690

February 16, 2010

Matias Pasquali1, Frédéric Giraud1, Jean Paul Lasserre1, Sebastien Planchon1, Lucien Hoffmann1, Torsten Bohn1, Jenny Renaut1

1Department of Environment and Agro-Biotechnologies (EVA), Nutrition and Toxicology Unit (NuTox),Centre de Recherche Public-Gabriel Lippmann

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Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.

In This Article

Summary Abstract Introduction Protocol Representative Results Discussion Disclosures Acknowledgements Materials References Reprints and Permissions

Erratum Notice

Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice

Retraction Notice

The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice

Summary

真菌種のプロテオーム解析のためのタンパク質の抽出は、プロテオーム実験(MIAPE)ガイドラインに関する最小限の情報に応じて達成される標準化の高いレベルが必要です。私たちは、から毒素の誘導と蛋白質の抽出時に実験的なバイアスを最小限にするための手順が含まれているビデオプロトコルを提示

Abstract

fusariumの複数形は異なる毒素を生産することができる糸状菌である。このようなデオキシニバレノール、ニバレノール、T2、zearelenone、フザリン酸、moniliformin、などのフザリウムマイコトキシン..人間と動物の両方の健康に悪影響を与えると、一部は病原性の要因として考えられている。プロテオミクス研究は、毒素産生機構(Taylor ら 、2008)解読するだけでなく、fusariumの複数形で(紙ら 、2007、Houterman ら、2007)潜在的な病原性因子を同定するために有効であることが示された。それは実験、系統と実験室間のタンパク質発現に見られる真の違いに依存するためにプロテオミクス研究の間の比較のために信頼性の高い方法を確立することが基本になります。説明する手順は次の2つの方法でプロテオーム手続の標準化レベルの上昇に貢献すべきである。撮影プロトコルを正確に記述することができる詳細のレベルを高めるために使用されます。また、生物学的処理するために標準化された手順の可用性は、抽出作業の技術的な再現性の中でも、考慮に人的要因を考慮、データのより高いロバスト性を保障すべき複製します。

文化とタンパク質抽出のための2日間(図1)のための十四日:記述されるプロトコルは、その完成のための16日を要します。

簡単に言えば、 フザリウム株は 4日間固体培地上で増殖され、それらはその後、手動で10日間のために断片化と修正された毒素の誘導メディア(交通ら、2008。)に転送されます。菌糸体をミラクロス層を通して濾過することにより収集されます。粉砕は、コールドチャンバーで実行されます。異なる演算を実行抽出は考慮に入れ、技術の変化(図2)に起因するバイアスをとるために(n = 3)を複製します。抽出は、Taylorらに記載されてSDS / DTTバッファーに基づいていた。 (2008)わずかな修正で。総タンパク質の抽出は、アセトン/ TCA / DTTバッファー晩とDTT /アセトン洗浄(図3a、3b)を用いてタンパク質の沈殿処理が必要でした。タンパク質は、最終的にタンパク質標識バッファーでresolubilizedし定量した。抽出の結果は、2Dゲル(IEF / SDS - PAGE)に進む前に、1Dゲル(図4、SDS - PAGE)で可視化した。同じ手順は、他の成長しているメディアや他の糸状菌(マイルズら、2007)上のプロテオーム解析に適用することができます。

Protocol

プロトコルは、その完成のための16日を要します。時間枠は、図1に詳述されています。

バッファーの調製のための詳細

  • 溶解バッファー(サンプルあたり3ML)の調製。
  • 洗浄バッファー(サンプル当たり50mLの)の準備。このバッファはあらかじめ冷却して保存-20℃冷凍庫でさらに分析されるまで、全体の手順の間に氷上で保存する。
  • 降水量のバッファー(サンプル当たり20mlの)の準備。全体の手順の実行中に必要とし、氷上に保持されるまで、このバッファは、冷凍庫で-20℃であらかじめ冷却して保存する必要があります。
  • 仕事が優先的に4℃のコールドチャンバー℃に行われるべきである

真菌種

プロテオーム解析のために使用する3つの菌株は、それらの形態学的特徴と翻訳伸長因子α- 1分析(オドネルら、1998)に基づいてフザリウムgraminearumに分類された

これらの菌株はCRP -ガブリエルリップマンコレクションに所属し、維持し、で保存した - 80 ° C 15%グリセロール。

菌糸の準備

菌類は25℃、光と暗期を交互に各12時間で4日間V8で培養した。培養物は、毒素誘導媒体100 mLを含む250ミリリットルの三角フラスコに接種するために使用されたこれらの培養物の滅菌ブレードとピースを使用して断片化された。菌糸体を10日後に回収し、滅菌フィルターで文化をフィルタリングすることにより、培地から分離した。菌糸体を培地残基と他の化合物を除去するために滅菌水で3回洗浄した。私たちは、その後すぐに液体窒素を添加することにより、細胞を凍結し、-80試料を保管℃に

タンパク質抽出の一般的な説明

タンパク質サンプルは、図3Aおよび3Bに記載された方法を用いて抽出した。 フザリウム属のサンプルは、液体窒素中で粉砕され、粉体を10mlテフロンチューブに回収した。次いで、試料を10分間煮沸、溶解緩衝液で30分インキュベートし、室温(15分間12000グラム)で2回の遠心分離した。上清を一晩沈殿バッファーを-20℃で収集し、インキュベートした。 45分間4℃3万グラムで遠心分離後、沈殿したタンパク質のペレットを冷アセトンを含むDTTで3回洗浄した。最後に、ペレットは、空気乾燥され、タンパク質は、pHを8に調整し、標識バッファーでresolubilizedれた。 30mlのサブサンプルは、総タンパク質の定量に除去し、残りの上清を蛋白質の電気泳動まで-20℃で保存した。

図1
図1の手順のタイムライン。

図2
図2。複数の演算子のサンプル処理のためのスキーム。

図3a
図3a。
図3b
図3bは。してくださいここをクリックして図3aの拡大バージョンを参照する、またはここで 、図3bの大きいバージョンのために。

図3a - B蛋白質の抽出手順のフローチャート(1日目、B:二日目)。。

図4
図4。タンパク質抽出物の1D絵。タンパク質は、溶岩の紫で染色されたゲルの端に青色の完全移行するまで実行されました。してくださいここをクリックして図4の拡大バージョンを参照すること。

Discussion

Recent interest in proteomic approaches within the fungal biology domain led to an increased number of publications using this technique (as reviewed in Kim et al., 2007). Methods for protein extraction rely on a combination of extraction procedures; they are often scarcely described in the methodological sections and require expertise in dealing with the potential troubleshooting methods.

As for other "omics" approaches, setting standards for sample and data processing is essential in order to generate reliable scientific information. Moreover samples and procedures of manipulation should be adequately described in order to allow shared result interpretation among different "omics" experiments. This would be essential for fully exploiting potentiality of cross-data mining in genomics, proteomics, metabolomics, ... (Morrison et al., 2006). Minimum information about a proteomic experiment has been drafted and working groups have been established in order to tackle all the aspects of an experiment (Gel electrophoresis, Mass Spectrometry, Molecular Interactions, Protein Modifications, Proteomics Informatics, Sample Processing). At the moment no defined information are available on sample processing procedures. Given the importance of protein extraction procedures in determining the final quality of proteomic studies, in order to implement procedures that can increase standardization within the framework of MIAPE guidelines (Taylor et al., 2007), we proposed the use of a video protocol detailing sample processing. Video description of experiments may contribute substantially to increase the number of information on sample processing that may result in better reproducibility of "omics" experiments (Pasquali, 2007).

Indeed, reproducibility across laboratories is a fundamental requirement in order to guarantee validity of proteomics results (http://www.fixingproteomics.org). The cross-laboratory reproducibility is influenced by two factors: different instrumentations and different operators manipulating samples.

In the described protocol, we propose to perform biological replicates involving multiple operators (Figure 2 and video) to increase the reliability of data (i.e. technical variation of the results is taken into account).

The procedure described for protein extraction is based on SDS and heating. This was previously shown to guarantee a good purity and quantity of proteins (Bridge 1996). SDS coupled with boiling dissolves cell walls, hydrophobic proteins and prevents the formation of oligomers that abort precipitation of proteins. Boiling allows also inactivation of proteases. The same effect is produced also by EDTA, PMSF and complete mini protease inhibitor. DTT removes disulfide bridges in and between proteins facilitating protein solubilization.

In order to remove SDS before IEF, proteins are precipitated by acetone/TCA/DTT. Furthermore, acetone/TCA/DTT precipitation allows removing some contaminants such as lipids, nucleic acids, salts or/and phenolic compounds when these compounds are present. Like SDS, these molecules prevent a good migration during IEF. Following this precipitation, it is necessary to wash the precipitated proteins by acetone/DTT, in order to remove TCA as it can interfere with IEF.

A good sample preparation is the key to good results. For this, it is also essential to avoid contamination of proteins from the environment working with powder free gloves and respecting good laboratory practices. From a technical point of view, within the described protocol, the most critical steps for obtaining sufficient amounts and purity of proteins are two phases. First, the grinding phase where complete destruction of the cell is fundamental to release proteins; and second, the purification of total proteins, a phase encompassing the removal of the majority of lipids, DNA and other contaminants that may interfere with the migration of proteins.

Acknowledgements

我々は彼らの技術的貢献のためにServane ContalとボリスUntereinerに感謝。我々は、FNR"FUTOX"プロジェクトのサポートを認める。

Materials

メディアとソリューション

PDA:39 gのポテトデキストロース寒天(Difco社製)、1リットルの蒸留水。
V8寒天 :200ミリリットルV8(キャンベル、米国)、2G炭酸カルシウム(シグマ)、16グラム寒天(DIFCO)、800 mlの蒸留水

毒素を誘導するメディア :1G K 2 HPO 4、0.5グラムのKCl、0.5グラムのMgSO 4 7H 2 O、10mgのFeEDTA、2G Lグルタミン酸、蒸留水の1Lで10gショ糖。

溶解バッファー :

100mLの最終濃度
トリス- HCL PH8 5mLの 50mmの 1M
SDS 2Gまたは10mLを 2パーセント 20パーセント
DTT 500mLに 10mMの 2M
EDTA 20mlの 0.1mmの 0.5M
PMSF 200mLの
完全なミニプロテアーゼ阻害剤 1錠
水 QSP

降水量のバッファ :

100mLの最終濃度
TCA 20mlの 20パーセント
DTT 0.1mlを 0.1パーセント
アセトン QSP

洗浄バッファー:

100mLの最終濃度
DTT 0.1mlを 0.1パーセント
アセトン 100mLの

ラベリングバッファー(-18℃で保存小分けにC):

1mLの最終濃度
尿素 140 mgの 7M
チオ尿素 50mgの 2M
CHAPS 40 mgの 4パーセント
トリス 30μL 30mMの
水 1 mLの

References

  1. Bridge, P. Protein Extraction from Fungi. Protein Purification Protocols. , 39-48 (1996).
  2. Jiao, F. Effects of different carbon sources on trichothecene production and Tri gene expression by Fusarium graminearum in liquid culture. FEMS Microbiol Lett. 285, 212-219 (2008).
  3. Kim, Y. Proteomics of filamentous fungi. Trends in Biotechnology. 25, 395-400 (2007).
  4. Milles, J. Development of a proteomic approach to monitor protein synthesis in mycotoxin producing moulds. Mycotoxin Res. 23, 161-165 (2007).
  5. Morrison, N., Field, D. Concept of sample in OMICS technology. OMICS. 10, 127-137 (2006).
  6. O'Donnell, K., Kistler, H. C., Cigelnik, E., Ploetz, R. C. Multiple evolutionary origins of the fungus causing Panama disease of banana: Concordant evidence from nuclear and mitochondrial gene genealogies. PNAS. 95, 2044-2049 (1998).
  7. Paper, J. M. Comparative proteomics of extracellular proteins in vitro and in planta from the pathogenic fungus Fusarium graminearum. Proteomics. 7, 3171-3183 (2007).
  8. Pasquali, M. Video in science. Protocol videos: the implications for research and society. EMBO Rep. 8, 712-716 (2007).
  9. Taylor, C. F. The minimum information about a proteomics experiment (MIAPE). Nat Biotechnol. 25, 887-893 (2007).
  10. Taylor, R. D. Proteomic analyses of Fusarium graminearum grown under mycotoxin-inducing conditions. Proteomics. 8, 2256-2265 (2008).

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